CZ301956B6 - Zpusob zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv, a na další produkty, zarízení k provádení tohoto zpusobu, a použití biomasy jetele lucního k tomuto zpracování - Google Patents
Zpusob zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv, a na další produkty, zarízení k provádení tohoto zpusobu, a použití biomasy jetele lucního k tomuto zpracování Download PDFInfo
- Publication number
- CZ301956B6 CZ301956B6 CZ20060754A CZ2006754A CZ301956B6 CZ 301956 B6 CZ301956 B6 CZ 301956B6 CZ 20060754 A CZ20060754 A CZ 20060754A CZ 2006754 A CZ2006754 A CZ 2006754A CZ 301956 B6 CZ301956 B6 CZ 301956B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- biomass
- solid
- production
- hydrolysis
- bioethanol
- Prior art date
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 title claims abstract description 9
- 235000013526 red clover Nutrition 0.000 title claims description 5
- 235000015724 Trifolium pratense Nutrition 0.000 title description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 37
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 37
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 21
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims abstract description 20
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims abstract description 12
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 13
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 13
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 13
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 12
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 11
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 9
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 9
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 claims description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000008351 acetate buffer Substances 0.000 claims description 5
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 5
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 claims description 3
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 claims description 3
- 241000223261 Trichoderma viride Species 0.000 claims description 3
- 241000379547 Trifolium medium Species 0.000 claims description 3
- 235000021466 carotenoid Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000001747 carotenoids Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 3
- BEFDCLMNVWHSGT-UHFFFAOYSA-N ethenylcyclopentane Chemical compound C=CC1CCCC1 BEFDCLMNVWHSGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003128 phytoestrogenic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004334 sorbic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000010199 sorbic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229940075582 sorbic acid Drugs 0.000 claims description 3
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 10
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 10
- 241000219793 Trifolium Species 0.000 description 7
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 4
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- GHCZTIFQWKKGSB-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid;phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O.OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O GHCZTIFQWKKGSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000012075 bio-oil Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000004459 forage Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- -1 glucose saccharides Chemical class 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 230000000422 nocturnal effect Effects 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000004460 silage Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 230000017260 vegetative to reproductive phase transition of meristem Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Zpusob zpracování biomasy trav podle vynálezu využívá známého principu zcukrení biomasy (1) enzymatickou hydrolýzou v bioreaktoru (3), pri kterém vzniká cukerná surovina pro výrobu bioetanolu nebo krmiv, napr. melasy. Podstata zpusobu a zarízení vynálezu spocívá v desintegraci biomasy (1) v desintegracním zarízení (16), extrakci pevné složky (9) desintegrované biomasy (1) v atmosférickém hydrotermickém extraktoru (2), a následném loužení roztokem NaOH v loužicím reaktoru (18) pred hydrolýzou v bioreaktoru (3). Hydrolýza je s výhodou aktivována živým enzymem celulázou s prídavkem pufru pH = 4,6 a Omelianského roztoku, pricemž enzymatický systém se kultivuje z inokula. Kapalná složka (10) desintegrované biomasy (1), tzv. "zelený džus" se využívá k izolaci fyziologicky cenných látek v biorafinerii (11) a následne také jako cukerná surovina. Pevný podíl (13) izolace a pevný podíl (7) hydrolýzy se využívají pro výrobu pevných paliv. Predmetem vynálezu je rovnež zarízení k provádení popsaného zpusobu zpracování a použití biomasy trav k tomuto zpracování.
Description
Způsob zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv, a na další produkty, zařízení k provádění tohoto způsobu, a použití biomasy jetele lučního k tomuto zpracování
Vynález se týká způsobu zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin enzymatickou hydrolýzou na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu nebo krmiv, na kapalnou frakci pro izolaci fyziologicky cenných látek a na pevná paliva. Dále se týká zařízení k provádění tohoto způsobu, a použití biomasy jetele lučního k tomuto zpracování. Tento vynález vznikl s finanční podporou grantu MSM 6007665806.
Dosavadní stav techniky
Snaha využít biomasu k energetickým účelům je celosvětovým trendem, který je důsledkem snižujících se zásob fosilních paliva nafty. Je známo několik základních způsobů zpracování a zužitkování biomasy, jako napr. přímým spalováním, anaerobní digesci (výroba bioplynu), zplynová20 ním (výroba generátorového a vodního plynu), pyrolýzou (výroba hořlavých plynů a tzv. „biooleje“ podobného naftě), a také chemickým zpracováním biomasy.
Chemické zpracování biomasy se provádí v zásadě dvěma známými způsoby, a to zcukřením (hydrolýzou) celulózy biomasy, a zpracováním zplynovacích produktů biomasy s pomocí kataly25 tických reakcí při Fischer-Tropschových syntézách na nej různější produkty, hlavně však směs uhlovodíků blížící se svým složením běžné naftě.
Druhý způsob je značně technicky náročný a investičně nákladný, a proto jen stěží využitelný v podmínkách malých a středních podniků, které se orientují spíše na prvý způsob, tj. na zcukření (hydrolýzu) celulózy biomasy, který je technicky jednodušší.
Tento způsob zpracování biomasy vede k získání cukerných roztoků, které se mohou využít jako energetické krmivo pro skot (tzv. „umělá melasa“), nebo jako surovina pro výrobu bioetanolu běžným kvašením. Krmivo pro skot je upřednostňováno v oblastech s vysokými stavy skotu, zatímco v oblastech s nižšími nebo postupně se snižujícími stavy skotu je upřednostňováno zpracování cukerných roztoků na bioetanol.
Zcukření (hydrolýza) celulózy biomasy se provádí buďto kyselou hydrolýzou při vyšších teplotách a tlacích, nebo enzymatickou hydrolýzou enzymem celulázou při teplotě do 60 °C, popř.
kombinacemi obou těchto postupů.
Kyselá hydrolýza je jednodušší, ale nutnost práce při teplotách kolem 200 °C a odpovídajícím tlaku je investičně nákladná. Enzymatická hydrolýza pracuje za nižších teplot, avšak je náročná na Čistotu a zabránění kontaminace prostředí, a její výsledky jsou značně závislé na účinnosti enzymatického preparátu a kvalitě suroviny.
Oba výše popsané způsoby zcukření (hydrolýzy) mají společnou nevýhodu v tom, že pokud jsou využívány pouze pro výrobu bioetanolu, tak energie vložená do výroby úpravy biomasy je 2 až 3,5x větší než energie vyrobeného bioetanolu. Proto je snaha vyrobit kromě bioetanolu z biomasy současně i pevná paliva, krmivá, fural, organické kyseliny, vlákninu na izolační desky a další produkty, jejichž prodejem lze dosáhnout ekonomické návratnosti a zisku.
Příklad kyselé hydrolýzy biomasy je popsán např. v českém užitném vzoru CZ 16562 U, CZ 16083 U a na www.biom.cz. Jako vstupní biomasa byly použity dřevěné Štěpky, sláma a sbě55 rový papír. Kontinuální jednostupňová hydrolýza je prováděna pri teplotě 180 až 210 °C a tlaku
-1 CZ 301956 B6
1,1 až 1,6 MPa. V kyselém prostředí dochází k rozštěpení lignocelulózového komplexu, k přeměně celulózy na glukózové sacharidy a k přeměně hemicelulóz na zkvasitelné hemicelulózové cukry. Vedlejší produkty této hydrolýzy jsou surový lignin, fural a organické kyseliny, jako např. kyselina octová a kyselina mravenčí. V návaznosti na hydrolýzu se získaný cukerný roztok zpra5 covává klasickým lihovým kvašením.
Zařízení pro zpracování biomasy sestává z hydro lyzéru, dále z plnících, přivádějících a výtlačných zařízení pro transport biomasy a hydrolyzované suspenze, a z expanderů, do kterých je předávána hydrolyzované hmota, a kde dochází k jejímu ochlazení a ke snížení tlaku. Parní fáze io z expanderů je přes tepelný výměník vedena do zásobníku furalové směsi, ze kterého je prováděna separace furalu. Součástí linky je i zařízení na rozdělení hydrolyzované suspenze na cukerný roztok (kapalnou složku) a tuhou složku obsahující lignin a zbytkovou celulózu.
Příkladem enzymatické hydrolýzy biomasy je dánský systém IBUS, který zpracovává slámu, trávu, obilnou biomasu, melasu, cukrovou třtinu, cukerné suroviny a domovní odpadky. Výstupním produktem jsou krmivá, bioetanol, vláknina, hnojívá a pevná biopaliva. K úpravě biomasy se používá jen horká voda a enzymy. Zařízení sestává ze tri reaktorů, kterými je protlačována řezanka lignocelulózového materiálu: prvý reaktor pro namáčení (80 až 100°C), druhý reaktor hydrotermické předpravy (160 až 200 °C), a třetí reaktor hydrotermické předúpravy (190 až
2 3 0 °C). Tento systém má značnou nevýhodu právě ve vysokých teplotách předúpravy, protože samotná enzymatická hydrolýza probíhá při teplotě cca 50 °C, a jen kvůli předúpravě je nutno ohřívat biomasu na uvedené teploty.
Kapalná fáze z druhého reaktoru, obsahující organické kyseliny, hemicelulózy, soli a cukry, se vede k zahuštění do odparky, z níž se získá 254 kg/h 70 % melasy. Pevná fáze vláknitého charakteru z 3. reaktoru po odvodnění na 25 až 30 % sušiny jde do bioreaktoru, kde je hydrolyzována celulázou při pH = 4,5 až 5,5 a teplotě 45 až 50 °C po dobu 24 hodin při aktivitě enzymu 7 FP/g (za 30 min pří pH = 5 uvolní enzym 7 mg redukujících látek z papíru Whatmann č. 1, vyjádřených jako glukóza) na sušinu enzymového preparátu. Protiproudně (do 3. reaktoru) se přivádí voda s kondenzátem z odparky v množství 4 t/h.
Z bioreaktoru enzymatické fermentace jde vlákninová břečka do kvasného bioreaktoru, ve kterém se zakvasí zákvasem pekařských kvasnic, předem 18 hodin rozkvašovaným. V kvasném bioreaktoru při teplotě 30 až 33 °C a pH = 4,5 až 5,0 probíhá kvašení celkem 120 hodin. Při něm vznikne
0,45 až 0,47 g etanolu/1 g glukózy břečky. Produkt z kvasného bioreaktoru, nazývaný „vlákninové pivo“, jde do destilace s rektifikací. Výsledek je produkce 217 kg/h bioetanolu. Pak se oddělí kapalná a pevná frakce.
Pevná frakce, zvaná „vlákninový základ“, je pevným biopalivem, které v množství 247 kg/h je vedeno k dalšímu zpracování (např. peletizaci). Kapalná frakce se spojuje s kapalnou frakcí z hydrotermické předúpravy a jde spolu s kapalnou frakcí z druhého reaktoru na odparku k výrobě melasy. Celý systém je sice účinný, ale investičně velmi nákladný (2 tlakové reaktory, protiproudý pohyb drceného materiálu a kapalné fáze s rozdílnými tlaky a teplotami). Je orientován na 3 hlavní produkty: bioetanol, energetické krmivo pro zemědělství (melasa) a pevné biopalivo.
Je charakteristický zpracováním materiálu o vysoké sušině (25 až 40 %), což je výhodné z hlediska technologického, ale velmi náročné z hlediska mechanicko-strojírenského. Důsledkem tohoto faktu je značná investiční náročnost.
Výše popsané známé způsoby zpracování biomasy jsou technicky složité, investičně nákladné, a pro všechny druhy biomasy nepřinášejí optimální výsledky, např. pro zpracování trav z trvalých travních porostů, zejména víceletých pícnin nejsou příliš vhodné, protože jsou zaměřeny spíše na zpracování biomasy s vyšším podílem ligninu, přičemž ostatní produkty z této výroby mají malou tržní hodnotu.
-2CZ 301956 B6
Nejen v České republice, ale i v dalších zemích je zemědělský půdní fond z velké části tvořen tzv. méně příznivými oblastmi (LFA), které nejsou vhodné pro intenzivní zemědělskou výrobu, ale jsou vhodné pro pěstování trvalých travních porostů, zejména víceletých pícnin, které umožňují zachování půdní úrodnosti a jsou přitom nenáročné. Orientace těchto zemědělských oblastí na energetiku, v kombinaci se zemědělskou dotační politikou, by přispěla k zachování zemědělského půdního fondu a k trvale udržitelnému rozvoji těchto oblastí.
Úkolem vynálezu je proto vytvoření takového způsobu a zařízení pro zpracování biomasy s nižším podílem ligninu, který by umožňoval efektivní zpracování biomasy z trvalých travních porostů, zejména víceletých pícnin, pro výrobu bioetanolu, pevných paliv, krmiv a dalších průmyslově využitelných produktů.
Podstata vynálezu
Tento úkol je vyřešen předloženým vynálezem. Způsob zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv a další produkty, zahrnuje hydrotermickou předúpravu biomasy v alespoň jednom reaktoru hydrotermické předúpravy a následnou enzymatickou hydrolýzu (zcukření) biomasy enzymem celulázou v bioreaktoru, kde produkt enzymatické hydrolýzy se po odpaření dále zpracovává kvašením a destilací na bioetanol, a/nebo zapracováním pevné složky do tuhých paliv. Podstata způsobu zpracování podle vynálezu spočívá vtom, že biomasa se nejprve desintegruje na břečku jejíž největší částice mají zrnitost max. 0,5 mm, poté se extrahuje horkou vodou o teplotě od 70 do 100 °C po dobu od 0,5 do 10 h za atmosférického tlaku, z výstupu extrakce se separuje kapalný podíl extrakce a pevný podíl extrakce, kde kapalný podíl extrakce tvoří cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv, a pevný podíl extrakce se dále louží 2,5% roztokem NaOH po dobu od 12 do 36 hodin při teplotě 40 až 80 °C, a po promytí se enzymaticky hydrolyzuje celulázou po dobu od 12 do 36 h pri teplotě 40 až 60 °C, přičemž z produktu hydrolýzy se separuje kapalný podíl hydrolýzy a pevný podíl hydrolýzy, kde kapalný podíl hydrolýzy tvoří cukernou surovinu pro výrobu bio30 etanolu a/nebo krmiv. Uvedeným způsobem lze efektivně zpracovat biomasu s nižším podílem ligninu, a získat komerčně využitelné produkty jako např. bioetanol, krmivá, fyziologicky cenné látky apod.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu je pevný podíl hydrolýzy dále zpracován při výrobě pevných paliv, zejména lisováním pelet a briket ze směsi obsahující kromě pevného podílu také vhodné pojivo.
V dalším výhodném provedení vynálezu se z břečky desintegrované biomasy separuje její pevná složka, která je dále extrahována v hydrotermickém extraktoru, a kapalná složka desintegrované biomasy, tzv. „zelený džus“, ze které se v biorafinerii izolují fyziologicky cenné látky, jako např. rostlinná barviva, fytoestrogenní látky, karotenoidy apod., a poté se separuje kapalný podíl izolace, který tvoří cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo melasy, a pevný podíl izolace, který tvoří materiál pro výrobu pevných paliv. Fyziologicky cenné látky zde představují další samostatně komerčně zajímavé produkty, využitelné v potravinářském, farmaceutickém, kosme45 tickém a chemickém průmyslu.
Alternativně se kapalná složka desintegrované biomasy, tzv, „zelený džus“, před izolací v biorafinerii tlakově hydrolyzuje kyselou hydrolýzou na tzv. „hnědý džus“, což rozšiřuje možnosti získávání fyziologicky cenných látek, ale za cenu vyšších nákladů.
Enzymatická hydrolýza může využívat komerčně dostupné celulózy, ale z hlediska razantního snížení výrobních nákladů je výhodné, když se enzymatická hydrolýza v bioreaktoru aktivuje živým enzymem celulázou, kontinuálně připravovaným z inokula a živné půdy, s přídavkem roztoku acetátového pufru pH = 4,6, k němuž se s výhodou přidává živné prostředí Omelianského roztoku.
-3CZ 301956 B6
Příprava celulázového enzymatického systému probíhá tak, že se z produkčního kmene mikroorganismu Trichoderma viride (ressei) kultivuje inokulum, které se převede do i noku lační ho tanku s živnou půdou tvořenou mletou sušenou biomasou, celulázou, pufrem a Omelianského rozto5 kem, kde se kultivuje enzym cetuláza pro použití v bioreaktoru. Příprava inokula se kontroluje analytickou metodou.
V dalším výhodném provedení se z inokulačního tanku inokulum převede do produkčního tanku, kde se opět smísí s živnou půdou a dále se kultivuje enzym celuláza pro použití v bioreaktoru,
Použití produkčního tanku má mimo jiné i tu výhodu, že se přebytek technické celulázy z produkčního tanku může použít ke zkvalitnění a zchutnění objemových a jiných krmiv. Technická celuláza se v tomto případě koncentruje ultrafiltrací a stabilizuje kyselinou sorbovou pro další použití.
Z ekologického a nákladového hlediska je výhodné, že po loužení se roztok NaOH z pevného podílu extrakce separuje a používá se k přípravě louhového roztoku pro nové loužení, a že po promytí vodou se prací voda z pevného podílu extrakce separuje odstředěním. Celá technologie je tak prakticky bezodpadová, s výjimkou odstředěné prací vody.
Pro diverzifikaci výstupní cukerné suroviny je výhodné, že kapalný podíl extrakce a kapalný podíl hydrolýzy se přivádí na odparku, kde se teprve upraví konečná koncentrace cukrů bud’ na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu, nebo na cukernou surovinu pro výrobu krmiv. Tento způsob výroby umožňuje libovolně měnit sortimentní strukturu výsledného produktu dle poža25 davků odběratelů.
Ze stejného důvodu je výhodné, že i kapalný podíl izolace se přivádí na odparku, kde se upraví konečná koncentrace cukrů buď na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu, nebo na cukernou surovinu pro výrobu krmiv.
Předmětem vynálezu je rovněž zařízení pro zpracování biomasy, trav, zejména víceletých pícnin, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje des integrační zařízení pro desintegraci biomasy na Částice o zrnitosti max. 0,5 mm, které je propojeno s atmosférickým hydrotermickým extraktorem s navazujícím druhým separátorem pevného a kapalného podílu, kde kapalný podíl extrakce tvoří cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo melasy, a výstup pevného podílu extrakce je připojen k loužicímu reaktoru s loužicí lázní NaOH a s prací lázní H2O, na který navazuje třetí separátor loužicí a prací lázně a louženého pevného materiálu, jehož výstup je připojen k bioreaktoru pro enzymatickou hydrolýzu s navazujícím čtvrtým separátorem pevného a kapalného podílu, kde kapalný podíl hydrolýzy tvoří cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo mela40 sy, a pevný podíl hydrolýzy tvoří materiál pro výrobu pevných paliv. Zařízení je určeno k provádění výše popsaného způsobu výroby, ajeho předností je zejména to, že pracuje za nízkých teplot a s atmosférickým tlakem.
Ve výhodném provedení zařízení je mezi desintegračním zařízením a hydrotermickým extrakto45 rem uspořádán prvý separátor pevného a kapalného podílu, jehož výstup s pevnou složkou biomasy je připojen k reaktoru hydrotermické extrakce, a výstup s kapalnou složkou biomasy je připojen k biorafmerii pro izolaci cenných látek. Přítomnost tohoto prvého separátoru není ale v zásadě nutná, bylo by možné loužit a hydrolyzovat i des integrovanou břečku.
Dále je výhodné, když mezi prvým separátorem a biorafinerií je uspořádán tlakový hydrolyzér pro kyselou hydrolýzu, který rozšiřuje možnosti využití izolace fyziologicky cenných látek.
Také je výhodné, že na vstup bioreaktoru je připojen i noku lační tank a/nebo produkční tank s živým enzymem celulázou, dále přívod acetátového pufru a Omelianského roztoku. Produkční
-4CZ 301956 B6 tank může být propojen se skladem technické celulázy. Živý enzym je velice účinný, jeho účinnost je konstantní, a ve srovnání s nakupovaným enzymem má mnohem nižší cenu.
V dalším výhodném provedení vynálezu je kapalný podíl izolace z biorafinerie, a/nebo kapalný 5 podíl extrakce z extraktoru, a/nebo kapalný podíl hydrolýzy z bioreaktoru přes alespoň jeden zásobník přiveden na odparku, která je propojena se skladem cukerné suroviny pro bioetanol a se skladem cukerné suroviny pro krmivá. Výhody tohoto řešení z hlediska univerzální výroby „na sklad“ jsou popsány výše.
Nakonec je výhodné takové provedení zařízení, u něhož výstup pevného podílu hydrolýzy z bioreaktoru a/nebo pevného podílu izolace z biorafinerie je přiveden k peletovacímu lisu.
Překvapivé použití biomasy trav, jako jsou víceleté pícniny, a zejména jetele lučního ke zpracování na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo melasy, pro izolaci fyziologicky ceníš ných látek, a pro výrobu pevných paliv, zejména pelet, je dalším předmětem předloženého vynálezu, poněvadž jetel luční byl až doposud používán výhradně pro krmné účely.
Výhody řešení podle předloženého vynálezu spočívají zejména v tom, že umožňuje bezodpadové využití biomasy s nižším podílem ligninu pro energetické, krmné a zpracovatelské účely jedno20 duchým způsobem s nízkými výrobními náklady a v zařízení pracujícím za běžného atmosférického tlaku a nízkých teplot. Kromě bioetanolu a krmiv jako např. melasy lze popsaným způsobem z trav, např. z jetele lučního, získat i fyziologicky cenné látky využitelné v dalších oblastech. Trávy a víceleté pícniny lze pěstovat v oblastech LFA (less favourable areas), kde je možno takto zachovat půdní úrodnost a zároveň tyto oblasti komerčně orientovat na energetiku, v kombinaci se zemědělskou dotační politikou. Tato kombinace přispěje nejen k zachování zemědělského půdního fondu, ale i k trvale udržitelnému rozvoji těchto oblastí.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na němž představuje obr. 1 schematické znázornění zařízení pro zpracování biomasy podle vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení vynálezu na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.
V následně uvedeném příkladu provedení je popsán způsob a zařízení pro zpracování biomasy jetele lučního, ale předmět vynálezu zahrnuje v Širším měřítku zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin.
V tomto příkladu provedení je vstupní surovina tvořena biomasou 1 nadzemní hmoty čerstvého nebo senážovaného jetele lučního. Čerstvý jetel luční má až 90 % vody a 10 % sušiny a tím se odlišuje od biomas, které byly pro obdobné účely dosud používány. Biomasa I se nejprve desintegruje v desintegračním zařízení 16, např. v drtiči s dvěma protiběžnými šneky, v kladívkovém šrotovníku, v drticí stolici, v lisu apod. na částice o zrnitosti max. 0,5 mm. Tím vznikne břečka, která je zpracována v separátoru 2L Jde o odstředivé zařízení, které od sebe odděluje pevnou složku 9 desintegrované biomasy L a kapalnou složku Π) desintegrované biomasy k
V jiném příkladu provedení ale může být des integrovaná biomasa I bez separace zpracována přímo v hydrotermickém extraktoru 2.
-5CZ 301956 B6
Kapalná složka 10, desintegrované biomasy Γ, tzv. „zelený džus“ se zpracovává v biorafinerii 11, kde se chemickou cestou izolují fyziologicky cenné látky, jako např. rostlinná barvtva, fytoestrogenní látky, karotenoidy atd., které jsou dále samostatně komerčně využitelné.
Alternativně může být předtím kapalná složka 10, tzv. „zelený džus“, dále přeměněná na tzv. „hnědý džus“, a to kyselou hydrolýzou v prostředí HC1 v tlakovém hydro lyzéru 22 pracujícím v prostředí s pH = 3,0 při teplotě 200 °C. Kyselá hydrolýza rozšíří možnosti využití zeleného džusu, není ale bezpodmínečně nutná, a její účinky je nutno hodnotit se zřetelem k nákladům na i o tlakový hydrolyzér 22.
Z biorafinerie H odchází kapalný podíl 12 izolace, který tvoří „zelený džus“ z něhož byly izolovány cenné látky, do prvého zásobníku 25 kapalného podílu 12, který je dále propojen s druhým zásobníkem 26 kapalného podílu 12 (oba zásobníky 25, 26 obsahují cukerné roztoky pro výrobu bioetanolu nebo melasy), a dále do odparky 8.
Z biorafinerie H odchází také pevný podíl 13 izolace, který tvoří využitá odvodněná desintegrovaná biomasa i, což je vhodný materiál pro výrobu pelet na peletovacím lisu 30.
Naproti tomu pevný podíl 9 des integrované biomasy 1, který vychází z odstředivky separátoru 21, se dále zpracovává tak, že je extrahován horkou vodou o teplotě 90 °C po dobu 4 h v hydrotermickém extraktoru 2, který pracuje za běžného atmosférického tlaku. Tento extraktor 2 může zpracovat i neseparovanou desintegrovanou bíomasu 1, přičemž tlakový hydrolyzér 22 a biorafinerie 1_[ mohou být zařazeny až za extraktor 2.
Výluh z extrakce, obsahující zbytky vodorozpustných cukrů, hemicelulóz a ostatních organických látek, se nazývá kapalný podíl 4 extrakce aje oddělen od pevného podílu 5 extrakce v dalším separátoru T7 (s výhodou opět odstředivka), odkud je již jako cukerná surovina pro výrobu bioetanolu nebo melasy odveden do prvého zásobníku 25 cukerné suroviny.
Pevný podíl 5 extrakce, který je tvořen pevnými částicemi desintegrované biomasy 1, je přemístěn do periodicky pracujícího loužicího reaktoru 18, kde je loužen roztokem, který snižuje stupeň kiystalinity celulózy a lígninovou bariéru. Používá se 2,5% roztok NaOH, který působí 24 hodin při teplotě 60 °C. Po loužení se v dalším separátoru J_9 odstředí loužicí lázeň, která se recykluje k opětovnému použití po obnovení koncentrace čerstvým NaOH. Loužení slouží k předúpravě desintegrované biomasy I před vlastní enzymatickou hydrolýzou v bioreaktoru 3, přičemž loužení usnadňuje působení enzymů tím, že narušuje rostlinnou tkáň a membránové tmely. Po loužení se pevný podíl 5 extrakce v loužicím reaktoru J_8 promyje vodou, a prací lázeň se opět odstředí v separátoru 19. Pevný podíl 5 extrakce, ošetřený louhem a promytý, se převádí do bioreaktoru 3, kde se mísí s roztokem acetátového pufru pH = 4,6 (je přiváděn přívodem 23), s Omelianského roztokem, v množství 1 g (NH^SCh + I g K2HPO4 + 0,5 g kryst. MgSO4 + 0,1 g NaCI na každý litr pufru (je přiváděn přívodem 24), a hydrolyzuje se enzymem celulázou (přívod 31) po dobu 24 hodin při teplotě 53 °C.
Po hydrolýze v bioreaktoru 1 postupuje zcukřená hmota do čtvrtého separátoru 20 pevného podílu 7 hydrolýzy a kapalného podílu 6 hydrolýzy. Pevný podíl hydrolýzy 7 je vhodný pro výrobu topiva, zejména pelet, a je proto směšován s pevným podílem _I3 izolace a přiváděn k peletovacímu lisu 30, kde se za pomoci vhodných přísad lisuje do pelet. Kapalný podíl 6 hydrolýzy tvoří cukernou surovinu pro další výrobu bioetanolu nebo melasy. V druhém zásobníku 26 se smísí s kapalným podílem 4 extrakce a s kapalným podílem 12 izolace, které jsou přiváděny z prvého zásobníku 25, a směs cukerných roztoků postupuje dále na odparku 8.
Na odparce 8 se upraví koncentrace cukrů tak, aby odpovídala buď podmínkám kvašení na bioetanol, nebo podmínkám krmivářským jako energetický krmný zdroj, zejména melasa. Pro kvaše55 ní na bioetanol je vhodná koncentrace 32° Bé, pro krmivá dle požadavku odběratele.
-6CZ 301956 B6
Celulázový enzymatický systém pro tuto výrobu se připravuje tak, že produkční kmen Trichoderma viride (ressei) z nádobek s agarem a živinami (nejčastěji ve zkumavkách) se v laboratoři vícestupňovou kultivací v baňkách se sterilním kultivačním médiem převede na inokulum. Inoku5 lum z baněk se převede do inokulačního tanku £4 při poměru objemu inokula k objemu kultivačního média 1:10. Baňky i inokulační tank £4 jsou plněny živnou půdou tohoto složení: mletá sušená hmota jetele lučního vkvětu (10 g) a karboxymetylcelulóza (10 g) zn. AKUCELL se rozmixuje v citrátofosfátovém sladinovém pufru pH = 4,6, který se připraví smísením 532 ml O,1M kyseliny citrónové (19,2 g/1) a 468 ml 0,2M Na2HPO4 (28,4 g bezvodé soli/1 v množství
1000ml sladiny s8% extraktu). Tento roztok se obohatí 1 g (NH^SCh, 1 g K2HPO4, 0,5 g kryst. MgSO4 a 0,1 g NaCl na každý litr živné půdy. Inokulace se vždy provádí po sterilizaci živné půdy inokulem v poměru objemu 1:10 ke kultivačnímu mediu. Kultivuje se při 40 °C a provzdušňuje se filtrovaným a sterilizovaným vzduchem, který současně plní funkci míchání. Odvod par a použitého vzduchu se realizuje přes vatový filtr.
Pro krmení bude možno použít také přebytek technické celulázy z produkčního tanku 15, který je dále skladován ve skladu technické celulázy 29, a který pro tyto účely bude koncentrován ultrafiltrací a stabilizován kyselinou sorbovou. Enzym bude možno použít ke zkvalitnění a zchutnění objemných krmiv.
Zařízení podle vynálezu je možno v jiných příkladech provedení s ohledem na výrobní prostory, druh biomasy a hospodárnost provozu různě modifikovat. Tak např. nádoba hydrotermíckého extraktoru 2 může být používána současně i jako loužicí reaktor 18, aby byla využita technologie. Stejně tak mohou být separátory 17, 19, 20, 2£ slučovány, resp. každý z nich může být využíván vícenásobně tak, aby nemusela být v lince instalována čtyři jednotlivá separační zařízení. Stejná zásada platí pro zásobníky 25, 26, sklady 27, 28, 29, odparku 8 a další součásti technologie. Každé z těchto zařízení může být v lince použito jednou nebo vícekrát, podle potřeby.
Průmyslová využitelnost
Způsob zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv a na další produkty, zařízení k provádění tohoto způsobu, a použití biomasy jetele lučního k tomuto zpracování, podle vynálezu, jsou využitelné v zemědělství, ve zpracovatelském průmyslu, a v oblastech obnovitelných zdrojů energie a trvale udržitelného rozvoje.
Claims (21)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob zpracování biomasy (1) trav, zejména víceletých pícnin na cukernou surovinu pro45 výrobu bioetanolu a/nebo krmiv a další produkty, zahrnující hydrotermickou předúpravu biomasy (1) v alespoň jednom reaktoru hydrotermické předúpravy a následnou enzymatickou hydrolýzu (zcukření) biomasy enzymem celulázou v bioreaktoru (3), kde produkt enzymatické hydrolýzy se po odpaření dále zpracovává kvašením a destilací na bioetanol, a/nebo zapracováním pevné složky do tuhých paliv, vyznačující se tím, že biomasa (1) se nejprve desintegruje na50 břečku jejíž největší částice mají zrnitost max. 0,5 mm, poté se extrahuje horkou vodou o teplotě od 70 do 100 °C po dobu od 0,5 do 10 h za atmosférického tlaku, z výstupu extrakce se separuje kapalný podíl (4) extrakce a pevný podíl (5) extrakce, kde kapalný podíl (4) extrakce tvoří cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv, a pevný podíl (5) extrakce se dále louží 2,5% roztokem NaOH po dobu od 12 do 36 hodin při teplotě 40 až 80 °C, a po promytí se enzymaticky55 hydrolyzuje celulázou po dobu od 12 do 36 h při teplotě 40 až 60 °C, přičemž z produktu hydro-7CZ 301956 B6 lýzy se separuje kapalný podíl (6) hydrolýzy a pevný podíl (7) hydrolýzy, kde kapalný podíl (6) hydrolýzy tvoří cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmi v.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevný podíl (7) hydrolýzy je dále 5 zpracován při výrobě pevných paliv.
- 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že z břečky des integrované biomasy (1) se separuje pevná složka (9) desintegrované biomasy (1), která je dále extrahována v hydrotermickém extraktoru (2), a kapalná složka (10) desintegrované biomasy (1), tzv. „zelený io džus“, ze které se v biorafinerii (11) izolují fyziologicky cenné látky, jako např. rostlinná barviva, fytoestrogenní látky, karotenoidy apod., a poté se separuje kapalný podíl (12) izolace, který tvoří cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo melasy, a pevný podíl (13) izolace, který tvoří materiál pro výrobu pevných paliv.15
- 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že kapalná složka (10) desintegrované biomasy (1), tzv. „zelený džus“, se před izolací v biorafinerii (11) tlakově hydrolyzuje kyselou hydrolýzou.
- 5. Způsob podle alespoň jednoho z nároků laž4, vyznačující se tím, že enzy20 matická hydrolýza se v bioreaktoru (3) aktivuje živým enzymem celulázou, kontinuálně připravovaným z i noku I a a živné půdy, s přídavkem roztoku acetátového pufru pH = 4,6.
- 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím,žek pufru se přidává živné prostředí Omelianského roztoku.
- 7. Způsob podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že při přípravě celulázového enzymatického systému se z produkčního kmene mikroorganismu Trichoderma viride (ressei) kultivuje inokulum, které se převede do inokulačního tanku (14) s živnou půdou tvořenou mletou sušenou biomasou, celulózou, pufrem a Omelianským roztokem, kde se kultivuje enzym celulóza30 pro použití v bioreaktoru (3).
- 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že z inokulačního tanku (14) se inokulum převede do produkčního tanku (15), kde se opět smísí s živnou půdou a dále se kultivuje enzym celulóza pro použití v bioreaktoru (3).
- 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že přebytek technické celulózy z produkčního tanku (15) se koncentruje ultrafiltrací a stabilizuje kyselinou sorbovou pro použití mimo bioreaktor (3) ke zkvalitnění a zchutnění objemových krmiv.40
- 10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že po loužení se roztok NaOH z pevného podílu (5) extrakce separuje a používá se k přípravě louhového roztoku pro nové loužení.
- 11. Způsob podle nároku 1 nebo 10, vyznačující se tím, že po promytí vodou se45 prací voda z pevného podílu (5) extrakce separuje odstředěním.
- 12. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kapalný podíl (4) extrakce a kapalný podíl (6) hydrolýzy se přivádí na odparku (8), kde se upraví konečná koncentrace cukrů buď na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu, nebo na cukernou surovinu pro výrobu50 krmiv.
- 13. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že kapalný podíl (12) izolace se přivádí na odparku (8), kde se upraví konečná koncentrace cukrů bud’ na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu, nebo na cukernou surovinu pro výrobu melasy.- 8 CZ 301956 B6
- 14. Zařízení pro zpracování biomasy (1) trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv a další produkty, sestávající z alespoň jednoho reaktoru pro hydrotermickou předúpravu biomasy (I), z bioreaktoru (3) pro enzymatickou hydrolýzu, a z odparky (8), vyznačující se tím, že zahrnuje desintegrační zařízení (16) pro5 desintegraci biomasy (1) na částice o zrnitosti max. 0,5 mm, které je propojeno s atmosférickým hydrotermickým extraktorem (2) s navazujícím separátorem (17) pevného podílu (5) extrakce a kapalného podílu (4) extrakce, kde kapalný podíl (4) extrakce tvoří cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo melasy, a výstup pevného podílu (5) extrakce je připojen k loužicímu reaktoru (18) s loužicí lázní NaOH a s prací lázní H2O, na který navazuje separátor (19) loužicí io a prací lázně a louženého pevného materiálu, jehož výstup je připojen k bioreaktoru (3) pro enzymatickou hydrolýzu s navazujícím separátorem (20) pevného podílu (7) hydrolýzy a kapalného podílu (6) hydrolýzy, kde kapalný podíl (6) hydrolýzy tvoří cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo melasy, a pevný podíl (7) hydrolýzy tvoří materiál pro výrobu pevných paliv.
- 15 15. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že mezi desintegračním zařízením (16) a hydrotermickým extraktorem (2) je uspořádán separátor (21) pevné složky (9) desintegrované biomasy (1) a kapalné složky (10) des integrované biomasy (1), jehož výstup s pevnou složkou (9) biomasy (1) je připojen k reaktoru (2) hydrotermické extrakce, a výstup s kapalnou složkou (10) biomasy (1) je připojen k biorafinerii (11) pro izolaci cenných látek.
- 16. Zařízení podle nároku 15, vyznačující se tím, že mezi separátorem (21) a biorafinerií (11) je uspořádán tlakový hydrolyzér (22) pro kyselou hydrolýzu.
- 17. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že na vstup bioreaktoru (3) je25 připojen inokulační tank (14) a/nebo produkční tank (15) s živým enzymem celulázou, dále přívod (23) acetátového pufru a přívod (24) OmeBanského roztoku.
- 18. Zařízení podle nároku 17, vyznačující se tím, že produkční tank (15) je propojen se skladem technické celulázy (29).
- 19. Zařízení podle nároků Hal 5, vyznačující se tím, že kapalný podíl (12) izolace z biorafinerie (11), a/nebo kapalný podíl (4) extrakce z extraktoru (2), a/nebo kapalný podíl (6) hydrolýzy z bioreaktoru (3) je přes alespoň jeden zásobník (25, 26) přiveden na odparku (8), která je propojena se skladem (27) cukerné suroviny pro bioetanol a se skladem (28) cukerné35 suroviny pro krmivá.
- 20. Zařízení podle nároků Hal 5, vyznačující se tím, že výstup pevného podílu (7) hydrolýzy z bioreaktoru (3) a/nebo pevného podílu (13) izolace z biorafinerie (11) je přiveden k peletovacímu lisu (30).
- 21. Použití biomasy trav, jako jsou víceleté pícniny, zejména jetele lučního ke zpracování na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo melasy, pro izolaci fyziologicky cenných látek, a pro výrobu pevných paliv, zejména pelet.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20060754A CZ301956B6 (cs) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Zpusob zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv, a na další produkty, zarízení k provádení tohoto zpusobu, a použití biomasy jetele lucního k tomuto zpracování |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20060754A CZ301956B6 (cs) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Zpusob zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv, a na další produkty, zarízení k provádení tohoto zpusobu, a použití biomasy jetele lucního k tomuto zpracování |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2006754A3 CZ2006754A3 (cs) | 2008-06-11 |
| CZ301956B6 true CZ301956B6 (cs) | 2010-08-11 |
Family
ID=39484194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20060754A CZ301956B6 (cs) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Zpusob zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv, a na další produkty, zarízení k provádení tohoto zpusobu, a použití biomasy jetele lucního k tomuto zpracování |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ301956B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ302596B6 (cs) * | 2007-04-12 | 2011-07-27 | Jihoceská univerzita v Ceských Budejovicích, Zemedelská fakulta | Zpusob zpracování biomasy jetele lucního |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002186938A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-02 | Tsukishima Kikai Co Ltd | セルロース含有物の処理方法 |
| US20060154352A1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-07-13 | Brian Foody | Upflow settling reactor for enzymatic hydrolysis of cellulose |
-
2006
- 2006-11-30 CZ CZ20060754A patent/CZ301956B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002186938A (ja) * | 2000-12-20 | 2002-07-02 | Tsukishima Kikai Co Ltd | セルロース含有物の処理方法 |
| US20060154352A1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-07-13 | Brian Foody | Upflow settling reactor for enzymatic hydrolysis of cellulose |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2006754A3 (cs) | 2008-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101952449B (zh) | 由两种不同的起始材料制造乙醇的方法 | |
| US20070298477A1 (en) | Method And Devices For The Continuous Processing Of Renewable Raw Materials | |
| CN101928733B (zh) | 一种秸秆类物质或农林废弃物生产生物丁醇的方法及装置 | |
| CN102453614B (zh) | 一种餐厨垃圾综合利用的方法 | |
| CA2978347C (en) | Cellulosic biofuel and co-products | |
| US12234494B2 (en) | Method for carrying out the combined operation of a bioethanol production unit and a biogas unit | |
| EP2640812A1 (en) | Process for the hydrothermal carbonization of biological material and use of the obtained water for fermentation | |
| CN103898167A (zh) | 一种生产乙醇的方法 | |
| Dey et al. | Improved production of cellulase by Trichoderma reesei (MTCC 164) from coconut mesocarp-based lignocellulosic wastes under response surface-optimized condition | |
| CN1896252A (zh) | 利用有机物高效厌氧发酵生产沼气的方法 | |
| CN102286553B (zh) | 一种由糠醛渣和皂荚渣制备乳酸的方法 | |
| CZ301956B6 (cs) | Zpusob zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv, a na další produkty, zarízení k provádení tohoto zpusobu, a použití biomasy jetele lucního k tomuto zpracování | |
| CN102071236A (zh) | 木薯渣制备还原糖和低聚糖的一种方法 | |
| Martínez-Hernández et al. | Enzymatic hydrolysis: a sustainable approach for Agave waste–based ethanol production and its advancement | |
| JP2014090707A (ja) | リグノセルロース含有バイオマスの酵素糖化処理方法及びリグノセルロース含有バイオマスからのエタノール製造方法 | |
| Ratchawet et al. | Pretreatment of barley straw with acid and alkaline solutions to boost the efficiency of fermentable yield enzymatic degradation in the separated fermentation technique for ethanol production | |
| CN103451161B (zh) | 一种米曲霉分泌木质素制备过氧化物酶的方法 | |
| CN101649253A (zh) | 一种芦苇生物质的综合应用方法 | |
| CZ17229U1 (cs) | Zařízení pro zpracování biomasy trav, zejména víceletých pícnin, na cukernou surovinu pro výrobu bioetanolu a/nebo krmiv | |
| CN101768620A (zh) | 一种微反应热爆秸秆发酵产沼气的方法 | |
| CN103981295B (zh) | 一种利用茭白废弃物制备木糖和葡萄糖的方法 | |
| CN111218489A (zh) | 利用氨和磺化试剂对木质纤维素进行预处理的方法 | |
| CN103993044B (zh) | 一种利用茭白废弃物生产乳酸的方法 | |
| Nagle et al. | Acid Preprocessing Treatments Benefit for Bioconversion of Biomass for Liquid Fuels and Bioproduct Production | |
| CN104152592B (zh) | 一种用于培养米根霉菌体的木糖及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20111130 |